CC BY
44
УДК 556.54
Н.И. Алексеевский1, Д.Н. Айбулатов2
ДИНАМИКА ГИДРОГРАФИЧЕСКОЙ СЕТИ И МОРСКОГО КРАЯ ДЕЛЬТЫ ВОЛГИ С 1800 ПО 2010 г.3
Проанализированы гидролого-морфологические процессы в дельте Волги за период последних двух веков. Изучена эволюция морского края дельты, ее речной сети, морфодинамиче-ские типы русел дельтовых водотоков. Определена скорость изменения площади дельты и ее связь с морскими и речными факторами. Установлено, что главная составляющая пассивная. Изменение уровня Каспийского моря почти не влияет на густоту водотоков дельты и ее обводненность, главной причиной их изменения является увеличение стока, поступающего в дельту. Исследованы закономерности распределения морфодинамических типов русел в пределах дельты Волги. На долю прямолинейных, извилистых и разветвленных русел приходится 66, 27 и 7% суммарной длины водотоков соответственно.
Ключевые слова: устьевые процессы, эволюция дельты, колебания уровня моря, активное и пассивное выдвижение дельты, динамика русловой сети, морфодинамические типы русел.
Введение. Динамика дельт относится к числу наиболее сложных и наименее изученных процессов гидрологии и геоморфологии. Анализ региональной специфики процесса показывает, что развитие дельт зависит от соотношения речных и морских факторов, типа рельефа устьевого взморья, изменчивости уровня приемного водоема, сложности структуры гидрографической сети дельт и антропогенного влияния. Особенно сложное сочетание перечисленных факторов характерно для дельты Волги. Устьевые гидролого-морфологические процессы в этой дельте весьма разнообразны — это изменение пространственного положения границ устья и морского края дельты, перераспределение стока между системами водотоков, устьевое удлинение рукавов, развитие устьевых баров и т.п. Они отражают сложное влияние на эволюцию дельты изменения стока р. Волга и уровня Каспийского моря. С возникновением новейших методов обработки и совмещения картографических материалов и космических снимков появилась возможность получать более обширные и качественные материалы для анализа динамики дельт. Подробнее методика исследований рассмотрена в работах [1, 4, 8, 12].
Динамика морского края дельты (МКД). Динамику процессов перестройки гидрографической сети и МКД чаще всего изучали в связи с колебаниями уровня Каспийского моря [3, 5, 8, 10, 13]. При этом динамику дельты рассматривали в различных масштабах времени, при постоянном и изменяющемся положении вершины дельты и ее морского края. В геологическое время зона формирования дельты Волги мигрировала от крайнего северного положения далеко на юг [9]. Например, при экстремально низком уровне Каспийского моря устье Волги было расположено в районе Апшеронского п-ова, а в условиях
максимальной трансгрессии хвалынского моря вершина ее дельты находилась в районе современного устья Камы. За последние 500 лет уровень Каспийского моря не поднимался выше -25,0 м БС и не опускался ниже —29,01 м БС. В этом диапазоне колебаний уровня моря вершина дельты Волги устойчиво находилась в районе с. Верхнее Лебяжье.
При стабильном положении вершины дельты Волги (рис. 1) главная черта ее эволюции — изменение положения МКД. Этот процесс сложным образом зависит от колебаний уровня Каспийского моря, изменения стока воды и количества наносов, поскольку эти факторы влияют на тип развития МКД — активный или пассивный. Активное выдвижение МКД в море обусловлено аккумуляцией речных наносов на устьевом взморье. Смещение МКД под воздействием колебаний уровня приемного водоема называется пассивным. При понижении уровня моря происходит пассивное увеличение площади дельты за счет присоединения к ней мелководных участков устьевого взморья. При быстром и мощном повышении уровня моря морской край дельты, наоборот, отступает в сторону суши вследствие затопления части приморской дельтовой равнины.
Анализ совмещенных разновременных карт и космических снимков за период 1817—2010 гг. (рис. 2) показал, что при стабильном положении вершины дельты Волги процесс смещения ее морского края обусловлен совместным влиянием морских и речных факторов. Он имеет специфические черты для ряда этапов динамики МКД [6, 8, 12]. Эти этапы характеризуются, в частности, разной скоростью изменения площади дельты Волги ^ и ее отдельных районов. Зависимость Fд = /(Т), где Т — продолжительность (годы) указанных этапов развития дельты, до 1977 г. имела
1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет, заведующий кафедрой гидрологии суши, профессор, e-mail: n_alex50@mail.ru
2 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет, кафедра гидрологии суши, науч. с., e-mail: gidroden@mail.ru
3 Исследования проведены при финансовой поддержке РФФИ (проект № 09-05- 00339), ФЦП "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" (государственный контракт № 02.740.11.0336).
возрастающий нелинейный характер. Следствием эволюции дельты стало увеличение почти в 3 раза площади дельтовой равнины. Скорость этого процесса в 1817—1935 гг. достигала 10—20 км2/год и экстремально больших значений — в 1936—1977 гг. (70—140 км2/год). На фоне устойчивого снижения уровня Каспийского моря в отдельных частях дельты изменение положения МКД в целом совпадало с общей тенденцией развития дельты или несколько отличалось от нее. Скорость выдвижения восточной части дельты в 1817—1920 гг. была в 2—2,5 раза больше (9,0 км2/год), чем ее западной и центральной частей, где она уменьшалась до 4 км2/год. В 1920—1935 гг. темп изменения площади дельты (и ее частей) совпадал с характеристиками процесса за предыдущий интервал времени. После 1935 г. максимальные значения скорости выдвижения наблюдались в восточной части дельты (до 60 км2/год). В западной и центральной частях скорость процесса была почти в 2 раза меньше. В дальнейшем скорость выдвижения западной и центральной частей немного уменьшилась (30—35 км2/год). В восточной части дельты эта характеристика уменьшилась в большей степени (в 4 раза по сравнению с периодом до 1935 г.).
С 1978 по 1995 г. функция Гд = /(Т) имела убывающий характер, что соответствует сокращению площади дельты в условиях повышения уровня Каспийского моря. При этом в центральной и восточной частях дельты положение МКД не изменилось. Пло-
щадь затопления островов мористее МКД оказалась значительной лишь в западной ее части. Ситуация сохранилась и после стабилизации уровня моря на отметке около -27,0 м БС (1995—2010).
Анализ исторических и современных материалов показывает, что главный фактор изменения площади дельты в устьевой области Волги — изменение уровня Каспийского моря. Его длительное понижение сопровождалось практически линейным увеличением площади дельты (Тд). Характер этого процесса сохранялся при быстром (1920—1941) и относительно медленном (1941—1977) снижении уровня моря. Максимальная скорость увеличения площади дельты Волги соответствовала снижению уровня Каспия с отметок, превышающих -25,5 м БС. В этих условиях наиболее активно выдвигалась восточная часть дельты. При снижении уровня моря с отметок -27,8 м БС основной вклад в увеличение Гд вносило выдвижение западной и центральной частей дельты.
В развитии дельты Волги существовали периоды, когда площадь дельты уменьшалась с понижением уровня Каспийского моря. Однако значения площади дельты на подъеме и спаде уровня моря (H = const) не совпадали. При положении уровня моря на отметке -27,0 м БС в 1998 г. (период повышения уровня) и в 1937—1938 гг. (период понижения уровня) площадь дельты составляла 8000 и 5000 км2 соответственно. Следовательно, скорость уменьшения F вследствие затопления приморской зоны моря отличается от
Рис. 1. Районирование дельты Волги: 1 — вершина устьевой области; 2, 3 — граница между западным и центральным, между центральным и восточным секторами дельты соответственно; 4 — южная граница отмелой зоны устьевого взморья Волги; 5, 6 — граница между стародельтовым и центральным, между центральным и приморским районами дельты соответственно
Каспийское море Рис. 2. Динамика морского края дельты Волги за период 1817—2010 гг.
скорости ее увеличения при снижении уровня моря. Возникающее несоответствие между ними связано с отличиями пассивного, активного и смешанного механизмов выдвижения дельты в сторону приемного водоема. При пассивно-активном типе эволюции МКД ее площадь увеличивается в большей мере, нежели в случае исключительно пассивного выдвижения.
Особенности изменения площади дельты хорошо согласуются с вариацией длины ее морского края (Ь) (длина береговой линии с учетом конфигурации всех заливов и полуостровов). Тенденция к увеличению Ь с 1817 по 1998 г. нарушалась один раз. После 1977 г. и вследствие повышения уровня моря длина МКД уменьшилась на 123 км. В период относительно плавного снижения уровня моря зависимость между Ь и временем Т (календарные годы) имела линейный характер: Ь = аТ + Ь, где а = 1,13 км • год-1 и Ь = -1700 км. Длина морского края дельты закономерно изменяется в зависимости от уровня моря (Н): чем выше уровень моря, тем меньше Ь. Понижение уровня моря, наоборот, сопровождается увеличением длины морского края дельты. Уравнение связи между Ь и Нимеет вид Ь = а\Н\ - Ь, где коэффициент а равен 54 500, а величина Ь составляет 1000 км.
Изменение Ь во времени соответствует изменению площади дельты Волги /д. В общем случае Л/д/ЛТ = ф(ЛЬ/ЛТ). Это соотношение справедливо, когда изменение / и Ь носит плавный характер. условиях повышения уровня моря величина возрас-
активного и пассивного механизмов эволюции дельты при колебаниях уровня Каспийского моря и стока Волги. Уровень Каспия влияет на относительную скорость выдвижения дельты вполне однозначно (рис. 3). При малом изменении уровня моря (ЛН/ЛТ = 0), когда абсолютно доминирует активный механизм выдвижения МКД, величина уд в среднем равна 0,02—0,03 км/год. При значительном изменении уровня моря (ЛН/ЛТ > 0,035 м/год) скорость выдвижения МКД в основном связана с механизмом пассивного выдвижения дельты. Если при ЛН/ЛТ = -0,05 м/год этот процесс обусловливает 70% общего выдвижения дельты (30% линейного прироста площади — результат ее активного выдвижения), то при ЛН/ЛТ = -0,15 м/год механизм пассивного выдвижения обеспечивает уже до 90% уд. В условиях повышения уровня моря (ЛН/ЛТ> 0) функция Л//(ХсрЛТ) характеризует интенсивность затопления приморского района дельты.
Влияние выноса речных наносов (WR+G) на величину уд менее очевидно. При WR+G < 10 млн т/год в вершине дельты величина удельной скорости изменения площади дельты уд уменьшается до минимума (0—0,6 км/год). Поступление наносов практически не влияет на устьевое удлинение дельтовых рукавов. Выдвижение МКД осуществляется в условиях доминирования пассивного механизма развития дельты. Если величина WR+G превышает 10 млн т/год, то в
Связь между переменными устанавливает полиномиальное уравнение
Л/д/ЛТ = 21,6 \ ЛЬ\/ЛТ + 1,9(|ЛЬ|/ЛТ)2. (1)
Из уравнения (1) следует, что при интенсивности выдвижения дельты Волги ЛЬ/ЛТ = 1; 2 и 5 км/год ее площадь будет возрастать на 24, 51 и 156 км2/год соответственно.
Скорость процесса изменения площади дельты Волги, отнесенная к средней длине МКД, -уд = Л//(ЬсрЛ?) — в меньшей степени зависит от изрезанности морского края дельты. Она позволяет установить соотношение
тает по экспоненциальному закону. Максимальная величина уд в дельте Волги равна 0,5 км/год. В условиях трансгрессии моря отступание морского края дельты достигает максимума при пониженном стоке речных наносов.
Динамика русловой сети дельты Волги. Отсутствие точных карт не позволяет достаточно полно проследить динамику гидрографической сети дельты Волги до XVIII в. Сохранившиеся карты недостаточно точны. Однако по ним можно все же составить некоторое представление о перераспределении волжских вод в восточную или западную часть дельты. К XIV в.
сформировалась обширная дельта, размеры которой постепенно увеличивались. Главным рукавом дельты в 1546 г. был современный рукав Старая Волга. По мнению С.С. Байдина, в качестве главного рукава дельты в XVI в. выступала Большая Болда. Волга у Астрахани разветвлялась на два рукава — Главное русло и Болду. В Болду поступала большая доля волжских вод, а по Главному руслу вода уходила в направлении современных истоков рукавов Бахтемир и Старая Волга. В XVII в. основной сток шел по Старой Волге, такая ситуация сохранялась до XIX в., к 1818 г. она утратила свое водно-транспортное значение, поскольку судовой ход был переведен в рукав Бахтемир, несмотря на его меньшую водоносность.
На карте Колодкина в дельте Волги зафиксировано наличие трех направлений стока. Они совпадали с современным расположением водотоков в системах Бахтемир и Старая Волга, Болда и Бузан. Эта ситуация соответствовала периоду наиболее высокого стояния уровня Каспийского моря. Снижение уровня моря с начала XIX в. сопровождалось значительным развитием западной части дельты [1, 6, 8].
Во вторую половину XIX в. в дельте Волги насчитывалось около 70 больших водотоков [3]. Значительный рост дельты в ее восточной части означает, что рукав Бузан в XVIII в. и в первой половине XIX в. отвлекал значительную часть суммарного стока воды и наносов. К началу XX в. активизация Бузана достигла максимума. Одновременно снижалась доля стока в системе Старая Волга. В 20—30-е гг. прошлого века некоторые водотоки этой системы (протоки Зюдева, Бакланья) оставались многоводными. В устьях Белужьей протоки и Таболы (система Кизань) произошло объединение мелких водотоков, приведшее к сосредоточению стока по некоторым направлениям в пределах приморской зоны дельты. В восточной части дельты рассредоточение (деление) водотоков сопровождалось последовательным уменьшением их водоносности.
Эволюция дельты выражалась в изменении густоты русловой сети в разных частях дельты и во времени. Одновременно изменялась относительная площадь водной поверхности Б = Рр/Р, где Гр — суммарная площадь этой поверхности для всех водотоков на некоторой площади дельтовой равнины (/). Увеличение Б означает, что существующая система водотоков не способна пропустить волжский сток без образования новых элементов сети даже в условиях межени. При уменьшении Б часть водотоков заиливается ("отмирает") вследствие снижения уровня воды в главных дельтовых водотоках в условиях пониженного волжского стока.
В начале XX в. небольшая густота речной сети была характерна для верхней зоны в пределах волжской дельты, а также для района основного русла Волги, верхней части систем Бузан, Болда, Бахтемир, Старая Волга и Камызяк. Сокращение числа водотоков связано с конкурирующим влиянием крупных водотоков, отмиранием малых водных объектов вследствие заиления в условиях понижения уровня
Рис. 3. Оценка влияния речных и морских (1) и исключительно речных (2) факторов на скорость выдвижения дельты Волги в 1817—2010 гг. (уд = Д^/Х ■ ДТ, См = ДН/Д7). Точки — фактические
данные
Каспия в 30-е гг. XX в. В приморской зоне густота водотоков при этом возрастала в 2—3 раза за счет процессов рассредоточения стока при фуркации русла. Максимальными значениями густоты дельтовых водотоков в эти годы характеризовались нижнее течение Бахтемира, Старой Волги и Камызяка, среднее течение Болды и Бузана. В восточной части дельты (от вершины до морского края) она увеличивалась на 5—7 км/км2. В западной части устьевой области густота дельтовых водотоков изменялась от 5 до 20 км/км2. Густота русловой сети на западе и востоке дельты оказалась разной. При переходе от системы Бахтемира к нижнему течению Старой Волги и Камызяка она возросла с 5 до 15 км/км2. На границе восточной и западной частей дельты эта характеристика достигала минимума. К востоку, в районе Белинского банка, она увеличивалась до 8 км/км2, а затем уменьшалась до 5 км/км2. Меньшая густота сети водотоков в восточной части дельты связана с историей и характером развития дельты. Она сформировалась позже западной части дельты, а ее наиболее интенсивное развитие происходило в условиях быстрого осушения устьевого взморья при понижении уровня моря. В этих условиях фуркация русла ослабевает, а сток сосредоточивается в ограниченном числе наиболее крупных водотоков.
В 1920 г. область максимальных значений Б была расположена преимущественно в зоне формирования системы Бузан. Ее продолжение захватывало северные участки водотоков в системах Болда и Камызяк (Кизань). Большой суммарной площадью водотоков характеризовалась основное русло выше Астрахани. В восточной части дельты Волги отмечалось значительное увеличение суммарной ширины водотоков (Б > 30%). Этот процесс развивался на территории дельтовой равнины в районе современного положения Иголкинского банка. Минимальные значения Б (<20%) были присущи водотокам зоны западных и восточных ильменей, а также району между восточной и западной частями дельты.
С 1920 по 1935 г. (период повышенного стока воды и понижения уровня моря на 40 см) густота сети
дельтовых водотоков увеличилась в 1,2—2 раза. По направлению к морскому краю она заметно возрастала вследствие дробления водотоков в приморской зоне дельты. На ее востоке густота русловой сети оказалась больше, чем на западе. С 1935 по 1941 г. густота русловой сети в приморской зоне дельты возросла еще больше. Одновременно увеличилось число водотоков и в ее центральной зоне. Развитие сети водотоков проходило на фоне сокращения притока воды в дельту и понижения уровня моря (на 1,3 м).
К 1935 г. зона значительного увеличения площади зеркала водотоков (Б > 30%) сместилась в сторону моря. Практически вся восточная часть дельты, включая систему Бузан (центральная и приморская зоны), восточные рукава системы Болда, отличалась повышенной величиной Б. Аналогичные условия существовали в зоне формирования водотоков Кизани и Старой Волги. Исключение составляли территории в низовьях западных рукавов, входящих в систему Болда, где значения Б находились в пределах 10—20%. Максимальная ширина водного пространства, создаваемого дельтовыми водотоками в системе Бахтемира, отмечена ниже истока рукава. Зона значений Б > 30% охватывала примерно 1/2 длины русла этого рукава.
Сопоставление величины Б за 1920—1935 гг. показало, что для сравниваемых районов дельты площадь водного зеркала в 5—8% случаев оказалась в 1920 г. больше, чем в 1935 г. Выдвижение дельты и появление новых участков дельтовой равнины в 1935 г. привело к увеличению Б до 10—50% в зонах, где в 1920 г. величина Б достигала минимальных значений. Наибольшее увеличение этого параметра (на 20—30%) произошло в районе западных и восточных ильменей, в нижней части систем водотоков Бахтемир, Камызяк (Кизань), Болда и Бузан. Для верхних и центральных районов дельты увеличение Б оказалось незначительным. При этом сток воды в рассматриваемые годы был примерно одинаков, а уровень Каспия понизился незначительно.
В дальнейшем (1941—1978) густота дельтовых водотоков незначительно снижалась в центральном, а также в западном секторах дельты (на фоне уменьшения стока и понижения уровня моря на 1,1 м) [1, 6]. К 1991 г. густота русловой сети заметно возросла в центральном и приморском районах дельты (в 1,2— 2,8 раза по сравнению с 1920 г.). Этому благоприятствовали увеличение волжского стока воды и повышение (почти на 2 м) уровня Каспийского моря. Тем не менее анализ совместного изменения уровня Каспийского моря и густоты русловой сети в дельте Волги свидетельствует о слабой зависимости структуры водотоков в дельте Волги от колебаний уровня моря. Главный фактор изменения густоты русловой сети — изменение стока воды, поступающей в дельту.
К 1941 г. зона максимальных значений Б (>0%) переместилась в низовья системы Кизань, Старая Волга и Бузан. Для остальных районов дельты изменение величины Б не превышало 20—30%. В центральной и западной частях дельты, в районах западных и восточных ильменей, сложилась тенденция к
уменьшению величины Б на 10—30%. Это соответствовало условиям незначительного увеличения стока воды в дельте (с 6640 м3/с в 1935 г. до 7360 м3/с в 1941 г.) и быстрого снижения уровня моря (на 1,3 м с 1935 по 1941 г.). К 1978 г. уменьшение Б в системах Бахтемир, Старая Волга и Кизань превысило 20%. В центральной зоне дельты, в системе Болды значения Б уменьшились на 10—20%. Повышение Б оказалось характерным только для верхней части системы Бахтемир, Старая Волга и Камызяк, но и здесь оно было незначительным. Сток воды в 1978 г. (по сравнению с 1941 г.) возрос на 15%, а уровень Каспия понизился на 1,1 м.
В 1978—1991 гг. сток воды возрос в 1,15 раза, а уровень Каспия — на 1,7 м по сравнению с 1941—1978 гг. На этапе резкого повышения уровня моря значительных изменений Б не произошло. На 10% уменьшилась величина Б в среднем течении Болды и Бузана. По-видимому, эта закономерность связана с отсутствием прямой связи между численностью водотоков и их шириной и положением уровня моря при его отметках ниже -25,0 м БС. При понижении уровня Каспия зоны повышенных значений Б смещаются к МКД. Изменение во времени стока воды в дельте слабо влияет на его пространственное распределение. В условиях повышения уровня моря (до отметок -27,0 м БС) существенных изменений величины Б не происходит вследствие буферной роли отмелого взморья реки. Для периода 1991—2010 гг. в связи с увеличением водности Волги следует ожидать увеличение густоты речной сети и величины Б в приморском районе дельты.
Морфодинамические типы русла в дельте Волги. Динамика МКД и русловой сети дельты значительно влияет на морфодинамические типы русел в дельте Волги. Дельта Волги — огромное пойменно-русловое разветвление, возникшее вследствие рассредоточения волжского стока в условиях малых значений уклона местности и отсутствия бортов долины. В пределах этого разветвления существуют и развиваются вторичные морфодинамические типы русла. Компьютерная обработка электронной карты водотоков в дельте Волги за 1978 г. (масштаб 1: 100 000) с учетом технологий анализа картографических изображений и автоматизированных приемов выделения типов русла показала, что в их составе представлены все их разновидности [11]. Однако вероятность их формирования заметно отличается от ситуации, характерной для русловых систем выше устьевых областей рек. На долю прямолинейных, извилистых и разветвленных русел приходится 66, 27 и 7% суммарной длины водотоков соответственно. Максимальное число прямолинейных русел характерно (табл. 1) для систем Бузан (70%) и Бахтемир (69%), минимальное — для системы Болда (59%). Эти различия, вероятно, связаны с несовпадающими периодами развития систем водотоков в дельте Волги (системы Бахтемир и особенно Бузан моложе, чем система Болда). Другая возможная причина большого числа относительно прямолинейных русел в этих системах — специфика гидравлических условий, в которых они формировались. Эти системы сложи-
лись в основном в период понижения уровня Каспия. В общем случае понижение базиса эрозии приводит к условию Ятр > Я, где Я и Ятр — расход речных наносов и транспортирующая способность потока соответственно, т.е. к созданию предпосылок для возникновения прямолинейных очертаний русла [2, 11].
Таблица 1
Доля русел разных морфодинамических типов в дельте Волги
Объект/система Русло, %
прямолинейное извилистое разветвленное
Вся дельта 66 27 7
Основное русло 56 0 44
Бузан 70 20 10
Болда 59 36 5
Камызяк 66 27 7
Старая Волга 67 34 3
Бахтемир 69 31 0
Максимальной извилистостью отличаются более древние системы Болда и Старая Волга. В наименьшей мере это характерно для водотоков системы Бу-зан (вероятно, по причинам, рассмотренным выше). Русловые разветвления в основном характерны для системы Бузан. На долю этой системы приходится более 40% всех русловых разветвлений дельты (табл. 2). Это обусловлено большей водоносностью этой системы по сравнению с другими основными направлениями стока в дельте Волги [7, 10]. В этот рукав поступает и значительный сток наносов (пропорциональный стоку воды). В условиях быстрого рассредоточения стока по длине системы Бузан и уменьшения транспортирующей способности водного потока возникают предпосылки для аккумуляции наносов в руслах водотоков и формирования русловых разветвлений [2].
Таблица 2
Соответствие числа русловых разветвлений в дельте Волги и критерия QфI
Объект (рукав) Число разветвлений Критерий Оф/, кВт/м
Основное русло 4 4,5—6,5
Бузан 9 2,0—2,8
Болда 2 0,3—0,5
Камызяк 3 1,4
Старая Волга 1 1,1
Бахтемир 0 2,3
ют, а в других системах их появление ограничено зонами дельты, прилегающими к истокам Болды, Ка-мызяка, Старой Волги. В этих зонах Оф/ изменяется от 0,3 до 2,8 кВт/м. Уменьшение Оф вдоль систем водотоков вследствие рассредоточения сопровождается возникновением гидравлических условий, при которых вероятнее извилистые и относительно прямолинейные русла. Разветвления не типичны для Бахте-мира (хотя бф/ = 2,3 кВт/м), это связано с высокой степенью антропогенной нагрузки на русло Бахтеми-ра, которое искусственно углубляется в интересах водного транспорта.
В дельте Волги встречаются только простые одиночные разветвления. Они возникают при значительном местном расширении русла и формировании осередков. Последующее их зарастание оформляет появление островов и разветвлений русла. Простые разветвления сопрягаются с более протяженными отрезками относительно прямолинейного неразветвлен-ного русла. Основная часть разветвлений находится в верхней и центральной зонах дельты. Почти всегда они занимают верхние участки основных рукавов дельты (более 60% всех разветвлений). Для приморской зоны они не типичны, поскольку большая часть влекомых наносов переотлагается выше по течению. В руслах водотоков приморского района дельты отсутствуют условия для «запуска» механизма деления русла на рукава.
В дельте Волги отмечена неоднородность распределения типов русла в верхней, центральной и приморской зонах. Максимальное развитие относительно прямолинейного русла (78% длины рукавов) характерно для приморской зоны дельты (табл. 3). К вершине дельты их доля уменьшается почти на 1/3 (до 54%). Меандрирующие русла, наоборот, преобладают в центральной и верхней зонах дельты. В приморской зоне их доля минимальна (20%), здесь же иногда возникают русловые разветвления, отражающие процессы увеличения стока (критерия Оф/) ниже узлов слияния рукавов. Отметим, что эта ситуация относится к периоду минимального уровня Каспийского моря, а при современном относительно стабильном положении МКД характеристики морфоди-намических типов русел в дельте Волги будут меняться незначительно.
Таблица 3
Распределение русел разных морфодинамических типов по зонам дельты Волги
Это хорошо согласуется с критерием существования морфодинамических типов русла Оф/, где Оф и /— руслоформирующий расход воды и уклон водной поверхности. Для верхней части Бузана мощность потока Оф/ составляет 2,0^2,8 кВт/м, что близко к условиям формирования разветвленных русел рек. В системе Бахтемир разветвленные русла отсутству-
Объект/зона Русло, %
прямолинейное извилистое разветвленное
Дельта 66 27 7
Верхняя 54 28 18
Центральная 59 32 9
Приморская 78 20 2
Заключение. Изменение площади дельты Волги и динамика ее МКД зависят от совместного влияния речных и морских факторов, которое в последние почти два столетия в основном обусловлено значительными колебаниями уровня Каспия. Речные факторы имеют подчиненное значение, обеспечивая незначительное изменение характеристик процесса. Положение морского края дельты, ее изрезанность и выдвинутость в море значительно изменились во времени. В XIX в. активнее развивалась восточная часть дельты, в XX в. — центральная и западная. Скорость увеличения площади дельты достигала 70—140 км2/год (при скорости выдвижения дельты 1,8—2,2 км/год). Повышение уровня моря с 1978 по 1995 г. не привело к значительным изменениям в пространственном положении морского края дельты.
Связь между изменением площади дельты и уровнем моря носит нелинейный характер. При небольшом изменении уровня моря (менее 0,015 м/год) дельта
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Айбулатов Д.Н. Соотношение пассивного и активного выдвижения морского края дельты Волги // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2003. № 3. С. 37—41.
2. Алексеевский Н.И. Формирование и движение речных наносов. М.: Изд-во Моск. ун-та. 1998. 202 с.
3. Байдин С.С. Сток и уровни дельты Волги. М.: Гидро-метеоиздат, 1962. 337 с.
4. Балдина Е.А., Лабутина И.А., Трофимова Т.И. Особенности сопоставления старых и современных карт при изучении динамичных территорий средствами ГИС-техно-логий // Геодезия и картография. 1996. № 10. С. 48—52.
5. Михайлов В.Н., Рогов М.М., Макарова Т.А., Полонский В.Ф. Динамика гидрографической сети неприливных устьев рек. М.: Гидрометеоиздат, 1977. 294 с.
6. Нижняя Волга: геоморфология, палеогеография и русловая морфодинамика. М.: ГЕОС, 2002. 242 с.
7. Полонский В.Ф., Лупачев Ю.В., Скриптунов Н.А. Гидролого-морфологические процессы в устьях рек и методы их расчета (прогноза). СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. 383 с.
в основном испытывает активное выдвижение. При более существенной скорости снижения уровня моря скорость выдвижения дельты возрастает вследствие пассивного механизма этого процесса. Так, при понижении уровня моря со скоростью 0,05 м/год оно обусловливает 70%, а при скорости 0,15 м/год — 90% суммарного устьевого удлинения. Активное выдвижение дельты Волги за последние почти два столетия в среднем составляет 20—30 м/год.
Изменение уровня Каспийского моря незначительно влияет на плотность распределения водотоков. Главная причина изменения густоты речной сети заключается в увеличении стока, поступающего в дельту. При понижении уровня Каспия зоны повышенных значений относительной площади водотоков Б смещаются ближе к МКД. В условиях повышения уровня моря (до отметок -27,0 м абс.) существенных изменений в величине Б не происходит вследствие буферной роли отмелого взморья реки.
8. Русловые процессы в дельте Волги / Под ред. Н.И. Алексеевского. М., 1997. 165 с.
9. Свиточ А.А., Бадюкова Е.Н. Погребенные долины Нижней Волги // Геоморфология. 2002. № 2. С. 23—36.
10. Устьевая область Волги: гидролого-морфологические процессы, режим загрязняющих веществ и влияние колебаний уровня Каспийского моря. М.: ГЕОС, 1998. 280 с.
11. Чалов Р.С. Географические исследования русловых процессов. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1979. 232 с.
12. Alekseevskiy N.I., Aibulatov D.N., Chistov S.V. Shoreline dynamics and the hydrographie system of the Volga delta // Dynamic earth environments. Remote sensing observations from Shuttle-Mir Mission. N.Y., 2000.
13. Kroonenberg S.B., Rusakov G. V., Svitoch A.A. The wandering of the Volga delta: a response to rapid Caspian sea-level change // Sedimentary Geology. 1998. Vol. 107. P. 189—209.
Поступила в редакцию 09.08.2010
N.I. Alexeevsky, D.N. Aibulatov
CHANGES OF THE HYDROGRAPHIC NETWORK AND THE MARINE EDGE OF THE VOLGA RIVER DELTA DURING 1800-2010
Hydrological and morphological processes within the Volga River delta during 1800—2010 were analyzed. Evolution of the marine edge of the delta and its river network and the morphodynamic types of channels of its water courses were studied. The rate of delta surface changes was estimated in relation to marine and river factors. It was found out that the main component of delta increment is a passive one. Fluctuations of the Caspian Sea level have practically no influence on the river network density and water amount within the delta. The main cause of their changes is the increase of river runoff to the delta area. The distribution of morphodynamic types of river channels within the Volga River delta was also studied. Straight, meandering and branching channels account for 66%, 27% and 7% of the total length of water courses respectively.
Key words: estuarine processes, delta evolution, sea level fluctuations, active and passive delta increment, dynamics of the channel network, morphodynamic types of channels.
